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Eliana Alexey Quintero-Gallego*, Carlos Gómez-González** Encarnación Vaquero**

Papel del cerebelo en la atención, la memoria y las funciones ejecutivas

*

Neuropsicóloga. Instituto Ortopédico Infantil Roosevelt. Bogotá, Colombia. Departamento de Psicología Experimental. Laboratorio de Psicobiología Humana. Universidad de Sevilla, España.

E-mail: eliana_quintero@yahoo.es ** Departamento de Psicología Experimental. Laboratorio de Psicobiología Humana. Universidad de Sevilla, España.

RESUMEN

Aunque algunos autores habían señalado la importancia del cerebelo en procesos cognitivos y emocionales; es tan solo hasta la década de los ochenta, valiéndose de técnicas de neuroimagen, que se inician los estudios sistemáticos que abordan esta relación. Las investigaciones aportan evidencias que señalan las implicaciones cognitivas de las conexiones bidiereccionales cerebelo-corticales. En este artículo se revisan los hallazgos de la relación cerebelo-cognición. Para ello, se han seleccionado los procesos de atención, memoria y funciones ejecutivas debido a las implicaciones que estas funciones tienen sobre la vida diaria del ser humano. Así mismo, por la relevancia de estos procesos para un adecuado proceso de adquisición de los dispositivos básicos de aprendizaje, durante la etapa de escolarización. Se presenta la evidencia a favor y en contra de esta relación y se concluye haciendo una breve referencia a las teorías que explican el funcionamiento del cerebelo. Se incluye la relación de trabajos recientes de nuestro grupo en niños/as con astrocitoma cerebeloso en los que se sugiere una implicación del cerebelo en estos procesos.

Palabras clave: Astrocitoma cerebeloso, atención, cerebelo, funciones ejecutivas, memoria.

ABSTRACT Some authors have suggested a role for the cerebellum in cognitive and emotional processes. However is not until 30 years ago that neuroimage techniques allowed more systematic studies about the possible role of cerebellum in cognitive functions. Contemporary research has suggested that cognitive functions of cerebellum are based on the cortico-cerebellum bidirectional loops. This review paper shows relationships between cerebellum and attention, memory and executive functions. We select these processes because the importance of them in daily life and their impact in learning processes, particularly during school-age. Against and favor evidence the cognitive role of cerebellum, and the relation of the empirical evidence with cerebellum theories are presented.

Recent results from our group on children suffering of astrocitoma and medulloblastoma tumors which suggest the implication of cerebellum in cognitive processes are also discussed.

Key words: Astrocitome, attention, cerebellum, executive functions, memory.

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INTRODUCCIÓN

Aunque el cerebelo contiene casi la mitad de neuronas del cerebro ha sido clásicamente considerado como una estructura con funciones eminentemente motoras (1-4). No obstante, en las últimas décadas ha aumentado el interés de los neurocientíficos en sus posibles funciones no motoras (5-9).

Los resultados de las investigaciones sugieren la participación de las estructuras del cerebelo en los diversos procesos cognitivos (10-14). En contraposición, otra corriente formada por autores más prudentes en sus conclusiones, señala la necesidad de continuar investigando sobre este tema, a fin de precisar las funciones cognitivas que están relacionadas con la actividad del cerebelo (15-17). Sin embargo, la mayoría de los artículos publicados presentan la evidencia a favor y hacen caso omiso de los resultados negativos.

Las evidencias a favor están basadas en la existencia de múltiples conexiones cerebelo-corticales y del notorio desarrollo filogenético de estructuras del neocerebelo y de núcleos profundos como el dentado (5,18,19).

Otras evidencias provienen de los resultados de los estudios con técnicas de neuroimagen en población normal, que demuestran la activación de regiones cerebelosas frente a las demandas cognitivas (20,21). Además, se ha observado asociación entre anormalidades estructurales del cerebelo con algunos cambios cognitivos y comportamentales propios de trastornos psiquiátricos como la esquizofrenia, el autismo y la hiperactividad (22,23).

La evidencia clínica describe dos perfiles neuropsicológicos. En primer lugar, el grupo de Botez y colaboradores (1985) hacen énfasis en que el compromiso del cerebelo se manifiesta como enlentecimiento en el procesamiento de la información y los síntomas compatibles con un síndrome de tipo fronto-parietal (24,25) y, en segundo término, el grupo de Schmahmann y colaboradores (1997) ha identificado en los pacientes con lesiones cerebelosas adquiridas una constelación de síntomas que han denominado “síndrome cerebeloso cognitivo-afectivo” (11).

Como resultado de los diversos hallazgos se ha propuesto organizar en forma topográfica las funciones del cerebelo para explicar las fallas cognitivas, comportamentales y afectivas que se observan posteriores a lesiones cerebelosas. Por ejemplo, lesiones en el lóbulo posterior generan alteración de los comportamientos cognitivos, tales como dificultades Papel del cerebelo en la atención, la memoria y las funciones ejecutivas AVANCES EN PSIQUIATRÍA BIOLÓGICA VOL. 11 2011

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ejecutivas, viso-espaciales y lingüísticas. Las lesiones del vermis muestran relación con manifestaciones afectivas, en tanto que el lóbulo anterior se relaciona, frecuentemente, con déficits motores (26-28).

Las posturas críticas están fundamentadas en las carencias metodológicas de los estudios, como la heterogeneidad y el tamaño de las muestras, la ausencia de grupos control, el tipo de instrumentos de medición utilizados, la poca claridad en la definición de los constructos cognitivos medidos y la presencia de otras variables “externas” diferentes de la actividad cerebelosa que podrían incidir en los resultados de las investigaciones (15,16, 29).

La principal variable externa, mencionada por los críticos, es la capacidad motora requerida para realizar la mayoría de las tareas que evalúan los procesos cognitivos. Dado que el cerebelo es considerado como una estructura con funciones motoras, al lesionarse se pueden producir alteraciones motoras tales como descoordinación de los movimientos voluntarios, alteraciones del equilibrio y de la marcha, temblor intencional o de acción, palabra escandida y nistagmus. Sin embargo, algunos estudios sugieren que la influencia del cerebelo ocurre de manera independiente a la capacidad motora y que frente a tareas motoras y cognitivas se activan diferentes regiones del cerebelo (30-32). En otras investigaciones se ha observado que los resultados obtenidos no son puramente cognitivos sino que son explicables por el déficit motor y, por tanto, al disminuir la demanda motora disminuye también el déficit cognitivo (33-34).

Otra variable externa que debe ser tenida en cuenta es la influencia del daño extracerebeloso en los resultados. Los accidentes, los infartos, las anormalidades del desarrollo y los tumores pueden dañar estructuras diferentes al cerebelo. De igual manera, la radio y la quimioterapia utilizadas en tratamiento de tumores cerebelosos, pueden generar déficits cognitivos por sí mismos (35). Algunos autores consideran que si se tienen en cuenta estas variables y se controlan sus efectos y el coeficiente intelectual, los pacientes con lesiones cerebelosas obtienen una ejecución promedio o cercana al promedio (36-37).

El cerebelo está involucrando, como estructura moduladora, en funciones históricamente asociadas con las regiones corticales. Los resultados de las investigaciones destacan la importancia de estudiar el cerebelo y, además,

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permiten concientizar a los profesionales de la salud sobre el impacto que las lesiones cerebelosas tienen sobre funciones no motoras. Sin embargo, es necesario superar los vacíos metodológicos para darle mayor solidez a esta línea de investigación.

En el presente capítulo se revisan brevemente las informaciones relacionadas con el papel del cerebelo en funciones cognoscitivas como la atención, la memoria y las funciones ejecutivas.

CEREBELO Y FUNCIONES COGNITIVAS Son varias las hipótesis que abordan la participación del cerebelo en los procesos cognitivos. En su mayoría provienen de explicaciones sobre el control motor ejercido por el cerebelo y proponen que su participación en los procesos cognitivos sería equivalente y, por lo tanto, varios de los términos utilizados para la descripción de los déficits motores se emplean para referirse a los déficits cognitivos (4,10,11,38-40). Sin embargo, aún no se ha precisado si el papel del cerebelo en la cognición es de carácter modulador, que identifica y rectifica errores, o si se relaciona con funciones cognitivas más específicas.

Cerebelo y atención La atención es la capacidad que permite seleccionar la información relevante e inhibir la que no lo es.

Las investigaciones están encaminadas a identificar los componentes atencionales asociados a la acción del cerebelo, localizar las regiones cerebelosas involucradas, así como la posible lateralidad de las mismas y diferenciar el rol motor de la atención, teniendo en cuenta la demanda motora que requieren las tareas atencionales. Independientemente del modelo, se ha estudiado la participación específica del cerebelo en los diferentes tipos de atención, utilizando paradigmas experimentales y pruebas psicométricas.

Se han identificado diferentes niveles de análisis, de redes y de tipos de atención. El modelo cognitivo basado en investigaciones neurobiológicas, que goza de mayor aceptación por la comunidad científica, es el propuesto por Posner y Petersen (1990) quienes sugieren que el sistema atencional consta de tres redes: de alerta, de orientación y de control ejecutivo, cada Papel del cerebelo en la atención, la memoria y las funciones ejecutivas AVANCES EN PSIQUIATRÍA BIOLÓGICA VOL. 11 2011

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una de las cuales posee funciones especializadas y depende de estructuras anatómicas específicas (41).

La importancia evolutiva y ecológica de la capacidad de cambio atencional hace que este sea uno de los niveles atencionales más estudiados.

Corbetta y colaboradores (1993) observaron en estudios con tomografía por emisión de positrones (PET) en controles sanos, mayor activación de la corteza superior parietal, dorsolateral prefrontal y del cerebelo en tareas específicas de cambio atencional (42). Los estudios de Courchesne y colaboradores (1994) sobre la ejecución de pacientes autistas (niños y adultos) comparados con pacientes con lesiones focales del cerebelo, han demostrado que el cerebelo está involucrado en tareas de cambio atencional, especialmente, en aquellas situaciones en las que el tiempo de presentación entre los estímulos es más corto (43) y como resultado de sus investigaciones han propuesto un paradigma de cambio atencional entre modalidades sensoriales (visual-auditiva), paradigma que sido utilizado en otras investigaciones.

No obstante, los resultados utilizando el paradigma de cambio atencional han sido contradictorios y en pocas ocasiones se han replicado los hallazgos obtenidos por el equipo de Courchesne (43). Schoch y colaboradores (2004) observaron que los niños con lesiones cerebelosas no presentan dificultades en la habilidad para cambiar el foco de atención en intervalos de tiempo menores a 2,5 segundos pero en intervalos de tiempo menores a 1,5 segundos presentan peor desempeño respecto a los controles (44). Berger y colaboradores (2005) al estudiar una muestra de niños y adolescentes intervenidos por tumores benignos en la fosa posterior, observaron rigidez en sus respuestas cuando se les exigieron cambios atencionales rápidos; déficits que son diferentes a los observados en pacientes con lesiones frontales (45).

El rol del cerebelo en otros niveles del procesamiento atencional ha sido menos estudiado. Thier y colaboradores (1999) observaron que los pacientes adultos con degeneración cerebelosa, ejecutan adecuadamente tareas de búsqueda en paralelo (pop-out), que implican un nivel de ejecución preatencional, pero presentan déficits selectivos en tareas de búsqueda serial (visual search) (46). Los autores consideran que estos déficits no son debidos a alteraciones en la atención espacial sino a dificultades en la

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memoria de trabajo, puesto que el individuo debía recurrir a los trazos de memoria para comprobar si el estímulo presentado se correspondía o no con el estímulo objetivo.

Machner y colaboradores (2005) han evaluado en adultos con infarto cerebeloso la orientación de la atención durante la realización de tareas de búsqueda visual. Los autores trataron de evitar la posible contaminación motora en las respuestas controlando el lugar de presentación de los estímulos (fóvea) y, de otro lado, haciendo una medición de los movimientos sacádicos para estudiar la trayectoria de búsqueda empleada por los participantes (47). Los resultados mostraron que los pacientes realizaron un 50% más de fijaciones, tardaron casi un 60% más de tiempo buscando los estímulos y presentaron mayor frecuencia de refijaciones (fijaciones dirigidas a ítems previamente enfocados), resultados que permiten concluir que los pacientes con infarto cerebeloso presentan dificultades para ejecutar una búsqueda visual rápida.

Las investigaciones con neuroimagen funcional han permitido identificar las regiones cerebelosas específicas involucradas en la atención. Se ha observado activación del cerebelo superior posterior izquierdo durante las tareas que implican focalización de la atención (48) y mayor activación del hemisferio cerebeloso lateral derecho (31,42), así como del núcleo dentado ventral (48) en las tareas que implican cambio atencional.

Haarmeier y Their (2007) al revisar los paradigmas atencionales utilizados para la evaluación observaron que los déficits atencionales en pacientes con lesiones en el cerebelo se presentan constantemente en la ejecución de tareas que requieren una alta demanda de memoria de trabajo y de respuestas motoras, y con menos frecuencia en los paradigmas que reducen o controlan las demandas motoras y mnésicas (17). Los autores concluyen que los enfermos con lesiones cerebelosas presentan dificultad en la ejecución de algunos paradigmas (por ejemplo, tareas de span, Trail Making Test y claves: dígito símbolo), pero no en todos los paradigmas (por ejemplo, tareas de atención focalizada) pero los resultados son variables e inconsistentes cuando se emplea otro tipo de tareas para evaluar el cambio atencional.

Algunos autores han abordado específicamente la relación entre la atención y la demanda motora. Akshoomoff y Courchesne (1992) sugieren Papel del cerebelo en la atención, la memoria y las funciones ejecutivas AVANCES EN PSIQUIATRÍA BIOLÓGICA VOL. 11 2011

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que la dificultad de cambio atencional en los pacientes refleja un error mental más que un problema motor (10). Así mismo, Allen y colaboradores (1997) en un estudio con resonancia magnética funcional (RMNf) observaron activación del cerebelo en las tareas de atención visual que no requería aprendizaje motor ni hacía uso de operaciones de orientación motora, en las tareas motoras y en las tareas combinadas (31). Los resultados de su investigación sugieren la independencia funcional de la activación cerebelosa durante el proceso de atención: dado que la activación motora requirió atención, pero la atención activó al cerebelo sin ninguna respuesta motora. Los resultados de otros estudios sugieren que los déficits observados en pacientes con lesiones en el cerebelo pueden ser la consecuencia de problemas motores más que de atención, especialmente en tareas que requieren respuestas motoras sucesivas y rápidas. Ravizza e Ivry (2001) consideran que las dificultades en el cambio atencional son secundarias a las elevadas demandas motoras involucradas en la preparación, control y culminación de las respuestas (33).

En síntesis, aunque una de las teorías más sólidas durante los años noventa fue la propuesta por el equipo de Courchesne (10,22,31,43) que considera que el cerebelo juega un papel primordial en la atención espacial y en tareas que implican cambio en el foco atencional, los resultados de las últimas investigaciones, en las cuales se controló en forma rigurosa la actividad motora (por ejemplo, la demanda motora y los movimientos oculomotores), parecen no ir en la misma dirección (33,44). Los estudios con neuroimagen sugieren la existencia de conexiones entre el cerebelo y estructuras de la corteza parietal involucradas en la red atencional; los estudios funcionales muestran hipoactivación del cerebelo y las investigaciones morfométricas muestran alteraciones en las estructuras cerebelosas en trastornos del desarrollo como el autismo (10, 49) y el déficit de atención con hiperactividad (50), cuadros clínicos en los que los síntomas comportamentales están asociados con fallas atencionales.

Cerebelo y memoria Clásicamente se ha considerado que el cerebelo está implicado en el aprendizaje de algunos comportamientos motores y en el manejo de la información de carácter implícito y procedimental. Algunos estudios

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sugieren que el cerebelo, junto con el tronco encefálico, el hipocampo y la neocorteza, participa en procesos asociativos de aprendizaje como el condicionamiento clásico o pavloviano. Los estudios recientes de neuroimagen sugieren que el cerebelo participa en procesos cognoscitivos más elaborados como la memoria de trabajo.

Entre los trabajos más difundidos en la línea de condicionamiento clásico se encuentran los estudios de condicionamiento de la respuesta de la membrana nictitante realizados por Thompson (1988) quien considera que en el cerebelo se almacenan las asociaciones y respuestas condicionadas aprendidas (51). El autor propone la existencia de un circuito anatómico en el cual el procesamiento del estímulo incondicionado (EI) se llevaría a cabo mediante las fibras trepadoras procedentes de la oliva y activadas por aferencias del trigémino, en tanto que el procesamiento del estímulo condicionado (EC) es realizado por las fibras musgosas procedentes de las áreas visuales y auditivas del tronco encefálico. Finalmente, las fibras con información de la respuesta condicionada (RC) proyectarían desde el núcleo interpósito del cerebelo, vía los pedúnculos cerebelosos superiores, al núcleo rojo contralateral, para actuar sobre las neuronas motoras (51).

Los estudios de condicionamiento clásico con animales han resultado decisivos para discriminar entre alteraciones motoras y adquisitivas. En conejos, cuando pasaban los efectos de la desactivación transitoria del núcleo rojo con muscimol, un agonista del receptor ionotrópico GABAA, se pudo comprobar que los conejos habían aprendido. Sin embargo, si se desactivaba el cerebelo –la estructura previa en el circuito del condicionamiento del parpadeo– los conejos no mostraban retención del aprendizaje (52) . Estos resultados demuestran también que este tipo de aprendizaje, considerado uno de los más sencillos, requiere de la participación de otras estructuras, además del cerebelo, para su correcta ejecución. DelgadoGarcía (1998) afirma que “Encontrar nuevas estructuras activas durante el condicionamiento clásico del reflejo corneal supone que el realizar esta respuesta de forma correcta también depende del estado motivacional y atencional del animal, de sus experiencias previas, etc. y por ello de los núcleos y circuitos que sostienen cada uno de estos procesos. Es decir, un aprendizaje distribuido y no localizado exclusivamente en el cerebelo” (53).

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Dentro del grupo de estudios que han evaluado la relación entre el cerebelo y el aprendizaje de secuencias, es clásico el trabajo de Molinari y colaboradores (1997) quienes utilizaron el paradigma “Serial Reaction Time” para analizar los componentes declarativos y procedimentales del aprendizaje (54). Los investigadores observaron que los pacientes con lesiones en el cerebelo son incapaces de adquirir el aprendizaje de manera implícita pero cuando se establece de manera explícita la secuencia, logran una mejor ejecución, lo cual sugiere que el déficit puede ser el resultado de una dificultad en la adquisición de la secuencia espacial implícita.

Doyon y Ben Ali (2005) han propuesto un modelo de cinco estadios para explicar la secuencia del aprendizaje motor: 1) Una fase de crecimiento rápido, en la cual se produce un incremento de la ejecución. 2) Una mejora de la ejecución a lo largo de una serie de sesiones de entrenamiento.

3) Una etapa de consolidación, que puede observarse desde un periodo de latencia desde las 6 horas posteriores al último entrenamiento. 4) Un estadio durante el cual empieza a observarse la automatización, donde ya no es necesario el control cognitivo y las respuestas pueden realizarse de una forma relativamente automática y 5) Un período de retención, en el cual las respuestas pueden realizarse de una forma más automatizada con la activación de las representaciones motoras establecidas (55).

Cabe entonces preguntarse, en qué parte del proceso participa el cerebelo, y para responder este interrogante se plantean varias explicaciones. Algunos autores como Seitz y colaboradores (56) consideran que el cerebelo participa en las primeras etapas del aprendizaje, basados en la descripción del mecanismo de adaptación, que refleja las consecuencias de los cambios a largo plazo en la excitabilidad sináptica, posiblemente asociada al fenómeno de la depresión a largo término descrita por Ito (57) . Jenkins y colaboradores (1994) consideran que el cerebelo se activa tanto en la codificación como durante la recuperación de la secuencia de movimientos, por lo cual el cerebelo juega un papel crucial tanto en la fase inicial del aprendizaje como en la de automatización (58).

Los estudios de neuroimagen cerebral muestran que el cerebelo está involucrado en las primeras etapas del aprendizaje de una habilidad, pero que la representación neuronal (engrama, programa) del aprendizaje no es el resultado de la actividad del cerebelo. Esta representación estaría

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mediada por una sistema cortico-subcortical cuyas características específicas dependerían del tipo de tarea y del proceso cognitivo involucrado (59).

La memoria de trabajo es un tipo de memoria a corto plazo que requiere el almacenamiento y procesamiento de la información simultáneos.

Se utiliza cuando es necesario retener información de manera temporal sobre algo que nos acaban de decir, hechos que acaban de suceder o pensamientos recientes (59).

Existen varios modelos para explicar el funcionamiento de la memoria de trabajo. Una de las propuestas con mayor acogida es el modelo de Baddeley (60-62), que divide la memoria de trabajo en varios componentes.

El más importante es el ejecutivo central, considerado el centro de control del sistema que selecciona y opera con varios procesos. El modelo incluye dos sistemas (“esclavos”) de retención temporal de modalidad específica, uno auditivo-verbal (el lazo o bucle fonológico), y el otro visoespacial (el anotador o la agenda viso-espacial). El bucle fonológico, a su vez, tiene dos componentes: un almacén fonológico a corto plazo y un sistema de control articulatorio. Recientemente se ha incluido un componente denominado buffer episódico, cuya función sería permitir la unión de los distintos subcomponentes del sistema para generar una representación integrada de un episodio determinado (63).

Los estudios de neuroimagen han identificado los posibles correlatos neurales para los componentes del bucle fonológico (64). El almacén fonológico se ha asociado con regiones parietales inferiores izquierdas, mientras que se supone la existencia de un sistema neural constituido por el cerebelo, el área motora suplementaria y el opérculo frontal izquierdo para la articulación encubierta (habla interna) (65).

Se ha explorado el rol del cerebelo en la memoria de trabajo verbal.

Desmond y colaboradores (1997) postulan que los hemisferios cerebelosos, superiores e inferiores, conforman un procesamiento de soporte, a través de un sistema de retroalimentación, para exaltar la eficiencia de las funciones neocorticales (66). En el modelo propuesto por Desmond, el cerebelo superior se relaciona con el sistema de control articulatorio, en tanto que, el cerebelo inferior está asociado con el almacén fonológico. De esta forma, el cerebelo puede servir como un detector de discrepancias entre el output de repetición y el input en el almacén fonológico en el corto plazo (67,68).

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Los estudios recientes se han centrado en la identificación de las conexiones cortico-cerebelosas en la memoria de trabajo verbal y su relación con el tipo y modalidad de los estímulos presentados (auditivos o visuales).

Los resultados del trabajo de Kirschen y colaboradores (2010) sugieren que las regiones neocorticales y cerebelosas se activan de manera diferente frente a ambas modalidades y que existen diferencias topográficas en la activación del cerebelo, de acuerdo con la modalidad de presentación del estímulo (69). La presentación auditiva genera mayor activación del hemisferio cerebeloso medial (especialmente el inferior izquierdo) en tanto que la presentación visual produce mayor activación del hemisferio lateral y, por otra parte, el cerebelo inferior derecho se activa tanto en la presentación visual como en la auditiva.

Los datos anteriores señalan la importancia de las conexiones corticosubcorticales, cortico-cerebelosas y de los circuitos cerebrales que permiten la ejecución de tareas y son el referente biológico de diversos procesos cognitivos.

La participación del cerebelo es esencial en el condicionamiento clásico del parpadeo, modelo animal clásico que permite estudiar el aprendizaje sensorio motor. En los humanos se ha observado un déficit en el condicionamiento del parpadeo del ojo ipsilateral a la lesión cerebelosa (70).

En conclusión, las investigaciones han establecido claramente el rol del cerebelo en el aprendizaje procedimental (71) y los resultados de los estudios de neuroimagen, neuropsicológicos y neuroanatómicos apuntan a que el cerebelo participa en el procesamiento de la memoria de trabajo (66-69).

CEREBELO Y LAS FUNCIONES EJECUTIVAS

El término de funciones ejecutivas ha generado polémica debido a la diversidad de conceptos que incluye. Benson (72) y Stuss (73) consideran que las funciones ejecutivas son una compleja cadena de operaciones mentales encargadas de establecer metas, organizar la información simultánea y secuencialmente, iniciar y monitorizar el comportamiento, hacer modificaciones de manera flexible y supervisar conscientemente la actividad cognitiva. Barkley (74) indica que las funciones ejecutivas son actividades mentales complejas necesarias para planificar, organizar, guiar, revisar y evaluar el comportamiento necesario para alcanzar las metas. En estas

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definiciones se hace énfasis en que son operaciones mentales necesarias para una apropiada respuesta social y una efectiva autorregulación de la conducta y que no se trata de una actividad cognoscitiva única (75).

Existe consenso para aceptar que la corteza prefrontal lateral tiene un papel importante en el desempeño y coordinación de las funciones ejecutivas mediante las conexiones y reatroalimentación bidireccional que ejerce con todas las cortezas asociativas polimodales. Por lo tanto, existe una conexión entre la corteza prefrontal lateral y el cerebelo que podría estar involucrada en la función ejecutiva (9).

De otro lado, la evidencia neuropsicológica ha demostrado que existe similitud entre los déficits que se observan en las lesiones prefrontales y los que ocurren en las lesiones del cerebelo (76-79). Los estudios con neuroimagen muestran una activación paralela, tanto de estructuras frontales como cerebelosas, durante la ejecución de tareas que demandan la puesta en marcha de funciones ejecutivas.

Entre los autores que proponen la existencia de una función moduladora de los hemisferios del cerebelo en las funciones ejecutivas cabe destacar, entre otros, a Schmahmann y Sherman (1997) quienes describieron en pacientes con lesiones en el cerebelo la presencia de un síndrome cerebeloso cognitivo-afectivo caracterizado por alteraciones en las funciones ejecutivas y emocionales (11).

Bellabaum y Daum (2007) intentaron relacionar los componentes ejecutivos, provenientes de un modelo teórico de las funciones ejecutivas con el funcionamiento cerebeloso (9) pero los resultados sobre la contribución del cerebelo a la inhibición de respuestas prepotentes son inconsistentes y la evidencia tampoco resulta ser clara respecto al componente de cambio (80).

Sin embargo, los autores señalan que uno de los hallazgos más consistentes está relacionado con el desempeño en tareas simultáneas, en las cuales, el cerebelo podría incrementar la automaticidad. Esto quiere decir que para ejecutar más de una tarea a la vez se requiere que al menos una de ellas se realice de manera automática, a fin de que el sistema cognitivo pueda orientarse a la menos automática.

En pacientes adultos con lesión cerebelosa de etiología vascular se ha observado dificultades en la solución de conflictos. Schweizer y colaboradores (2007) observaron dificultades en la resolución de conflictos pero no Papel del cerebelo en la atención, la memoria y las funciones ejecutivas AVANCES EN PSIQUIATRÍA BIOLÓGICA VOL. 11 2011

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en el cambio por lo que suponen que los hallazgos no son determinados por un déficit motor (81).

De los diversos componentes ejecutivos, sobre la memoria de trabajo se tienen datos más sólidos, dado que las regiones de la corteza prefrontal que proyectan hacia y reciben aferencias del cerebelo están muy involucradas en este proceso (5). Sin embargo, se observan diferencias en la severidad del déficit observado en pacientes con lesiones en la corteza prefrontal al compararlos con enfermos con patología cerebelosa; por ejemplo, la memoria de trabajo está más comprometida en los pacientes con lesiones frontales pero levemente alterada en los pacientes con lesiones cerebelosas (82).

Las investigaciones también han encontrado resultados consistentes en la tarea de fluidez verbal, definida como la generación de palabras por categorías en un tiempo límite. Esta tarea usualmente se utiliza como medida de producción lingüística pero también tiene validez como medida ejecutiva, siendo la fluidez verbal fonológica más sensible y específica a las aliteraciones de la función frontal, mientras que la fluidez verbal semántica se relaciona con lesiones de la corteza temporal (83).

En los estudios clínicos se ha encontrado un menor desempeño en las pruebas de fluidez verbal en los pacientes cerebelosos con respecto a los controles normales (84-86). Algunos autores consideran que las dificultades son mayores para la fluidez fonológica que para la semántica (90). Leggio y colaboradores (2000) consideran que esta diferencia se debe a que la tarea de fluidez verbal fonológica demanda estrategias más novedosas y menos automatizadas (86).

En los estudios con neuroimagen funcional se observa activación de diversas regiones, incluidas la corteza prefrontal dorsolateral, el hemisferio cerebeloso derecho y las regiones cerebrales posteriores durante la realización de las tareas de fluidez verbal (87-89).

Se han planteado dos posiciones respecto a la relación que existe entre el cerebelo y la corteza frontal y, por ende, en el papel que desempeña el cerebelo en las funciones ejecutivas. En la primera, algunos autores consideran que los circuitos cerebelosos participan en el procesamiento de información de alto nivel (equivalente a la corteza prefrontal) lo cual le permite al cerebelo involucrarse directamente en el procesamiento ejecutivo. Este hecho supone que existen operaciones similares en los

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circuitos prefrontales y en los cerebelosos. La segunda postura sugiere que los circuitos cerebelosos usan operaciones más simples para procesar los outputs de la corteza prefrontal y lo hace de la misma forma en que procesa los outputs de otras áreas y por lo tanto, la corteza cerebelosa aplicaría el mismo algoritmo uniformemente a todos sus inputs. Ramnani (91) considera que los dos sistemas trabajan en forma paralela. Los mecanismos cerebelosos tienen una ventaja sobre los corticales en términos de velocidad, precisión y automaticidad, en tanto que los sistemas corticales permiten mayor flexibilidad cognitiva. De esta manera, el procesamiento de la información automática puede realizarse en los circuitos cerebelosos y los circuitos frontales serían los encargados de resolver problemas abstractos que requieren mayor flexibilidad. Esta división de funciones puede ser explicada por las diferencias citoarquitectónicas que se observan entre el tejido frontal (pequeñas neuronas multidimensionales) y el tejido cerebeloso (organización neuronal prácticamente uniforme).

RELACIÓN DE LOS DÉFICITS COGNITIVOS CON LAS TEORÍAS SOBRE LA FUNCIÓN DEL CEREBELO

La teoría Marr-Albus es una de las teorías más importante sobre la función computacional del cerebelo (92,93). Independientemente de si lo que ocurre en la modulación de la conexión entre fibras paralelas y neuronas de Purkinje sea una depresión a largo plazo (LTD) (93) o una potenciación a largo plazo (LTP) (92), las dos hipótesis coinciden en indicar que el cerebelo cumpliría una función general de aprendizaje que solo variaría en función del tipo de entradas y salidas.

Las fibras musgosas serían las encargadas de transmitir la información del contexto en el cual está ocurriendo una conducta motora, perceptual, emocional o cognitiva y la oliva inferior de proporcionar una señal de error (también denominada en la literatura como “teaching signal”). De esta manera, si existe un error, indicado por la oliva inferior a través de las fibras trepadoras, la señal de las fibras musgosas de origen corticopontino modularía la actividad de las neuronas de Purkinje, quienes a su vez y gracias a las conexiones recíprocas con la corteza cerebral podrían modificar los planes de alto nivel para que en próximos ensayos disminuya la señal de error y se logre una mejor adaptación conductual (94).

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En diferentes trabajos experimentales se ha observado que las espigas complejas en las células de Purkinje, que son promotoras de plasticidad a través de LTD, aparecen durante los procesos de adaptación motora (4) y durante las fases de adquisición y extinción del condicionamiento clásico (95) pero resulta difícil desarrollar modelos de investigación para estudiar los procesos cognitivos en animales del tipo de memoria declarativa, atención o procesos ejecutivos relacionados con la activación del cerebelo, especialmente para evaluar la señal de error o teaching signal o la actividad de la oliva inferior y de las espigas complejas de las células de Purkinje.

Sin embargo, es posible que la función cerebelosa opere de forma similar a la observada en los procesos de adaptación motora, en las condiciones experimentales de corte más cognitivo.

En los estudios realizados por nuestro equipo, al evaluar las funciones mnésicas (96), tanto implícitas como explícitas, se ha observado que los niños y adolescentes supervivientes con astrocitoma presenta dificultades para realizar un aprendizaje implícito procedimental (paradigma serial reaction time task) pero conservan la ejecución en el aprendizaje declarativo (lista de palabras). En el desempeño de los pacientes en pruebas que evalúan las funciones ejecutivas se encontraron déficits que podrían conformar una dismetría ejecutiva (79) y en las pruebas que miden la capacidad atencional se observó menor precisión en sus respuestas y la presencia de déficit en la orientación espacial (97). Es preciso destacar que el déficit en las funciones ejecutivas que se observó en los pacientes supervivientes de astrocitoma al compararlos con el grupo control, está relacionado más con la precisión en las tareas que con los tiempos de reacción porque las diferencias en los tiempos de reacción no fueron estadísticamente significativas.

Dadas las numerosas conexiones del cerebelo con el cíngulo anterior, la corteza prefrontal dorsolateral, premotora, motora y parietal (94), es posible que la influencia del contexto en el cual se realizan las funciones cognitivas, estas no pudieran realizarse en forma correcta en los supervivientes de astrocitoma a pesar de que el cerebelo mantenga las conexiones corticoponto-cerebelosas y de la señal de error proporcionada por la oliva inferior, lo cual daría origen a los distintos problemas tanto motores como de corte cognitivo que se han descrito en este tipo de pacientes. No obstante, hay que destacar que no existen pruebas claras en la literatura científica de que

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la oliva inferior actúe como un detector de error para funciones cognitivas, tal y como lo hace en las tareas de adaptación visuomotora.

El patrón de conexiones cortico-pontino-cerebelo-tálamo-corticales (94) podría estar relacionado con los diferentes tipos de alteraciones encontradas en nuestros estudios (79, 96,97). El déficit en las tareas de aprendizaje serial visuomotor dependería de la interacción del cerebelo con la corteza motora y premotora; el déficit en el test de stroop estaría asociado con la interacción entre el cerebelo y el cíngulo anterior; la dificultad en la memoria de trabajo con la conexión cerebelo - prefrontal y los relativos a la red de orientación con las proyecciones del cerebelo a la corteza parietal.

Para concluir, se requieren nuevas investigaciones que nos permitan distinguir si las alteraciones en la función computacional que se observa en niños con lesiones en el cerebelo están relacionadas con la falta de una adecuada retroalimentación (92,93), con una adecuada temporización o con ambas variables.

CONCLUSIONES En el presente capítulo se han revisado los aportes de diferentes investigadores y los resultados obtenidos por nuestro equipo de investigación en las áreas de atención, memoria y funciones ejecutivas y su relación con las funciones del cerebelo. Sin embargo, la investigación de los últimos años señala que el cerebelo participa también en otros procesos, como el procesamiento del lenguaje, las habilidades espaciales, el procesamiento temporal, el control conductual y la modulación del afecto.

La evidencia permite suponer que las conexiones cortico-cerebelosas son el sustrato neurobiológico del papel que juega el cerebelo en la cognición, específicamente las conexiones fronto-cerebelosas (5), el circuito que interactúa con la red de detección de errores (98) y las proyecciones cerebelosas a otras regiones de asociación incluyendo el corteza parietal (99).

El hardware que parece apoyar la contribución cognitiva del cerebelo corresponde no solamente a la estructura cerebelosa en sí misma sino a sus conexiones con estructuras corticales (9).

A la fecha, existe evidencia sobre el papel del cerebelo en la cognición, pero aún no se ha precisado hasta qué punto el cerebelo participa en los procesos cognitivos superiores. Sin embargo, su carácter modulador se Papel del cerebelo en la atención, la memoria y las funciones ejecutivas AVANCES EN PSIQUIATRÍA BIOLÓGICA VOL. 11 2011

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puede apreciar en las diferencias que se encuentran en el déficit cognitivo observado en pacientes con lesiones en la corteza cerebral al compararlos con pacientes con lesiones en el cerebelo. Tampoco ha sido posible encontrar un factor común a las dificultades descritas tras una lesión en el cerebelo.

Los resultados obtenidos por nuestro equipo sugieren que los déficits en funciones ejecutivas y atencionales posiblemente están asociados con disfunción de los circuitos fronto-cerebelosos y parieto-cerebelosos. Por lo tanto, es posible que el cerebelo participe en varias de las subfunciones ejecutivas, incluida la detección de errores y el término de “dismetría de pensamiento”, propuesto por Schmahmann, que es la base del “Síndrome cognitivo afectivo cerebeloso” (11), que debe ser considerado con mayor cautela y profundidad.

Las falencias metodológicas en los estudios de investigación, así como la pobre claridad respecto a los constructos medidos, podrían ser algunos de los factores responsables de la variabilidad en los resultados obtenidos, resultados que, hoy en día, continúan siendo motivo de controversia (15).

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